Intel Core de 13.ª generación frente a AMD Ryzen 7000 para CAD y más

Con Intel Core de 13.ª generación y AMD Ryzen 7000, la competencia en las CPU de estaciones de trabajo nunca ha sido tan fuerte. Greg Corke explora las mejores CPU para flujos de trabajo centrados en el diseño, desde CAD hasta modelado y renderizado de la realidad

En los últimos años, la competencia entre AMD e Intel ha sido intensa. Esto es particularmente cierto con AMD Ryzen e Intel Core, procesadores populares para estaciones de trabajo de escritorio convencionales.

AMD ha mantenido un liderazgo en rendimiento en flujos de trabajo extremadamente multiproceso como el renderizado, pero la batalla por la supremacía en aplicaciones de un solo subproceso como CAD y BIM ha sido muy dura. Hasta cierto punto, AMD e Intel han estado dando saltos con cada nueva generación desde finales de 2020.

En el otoño de 2022 se alinearon los calendarios de lanzamiento de ambos fabricantes de chips. La serie AMD Ryzen 7000 se anunció en agosto, mientras que Intel Core de 13.ª generación se emitió por primera vez en septiembre. Con una alta frecuencia, estos procesadores convencionales para estaciones de trabajo son ideales para CAD y BIM, pero aún así ofrecen mucho para cargas de trabajo de subprocesos múltiples que incluyen renderizado, simulación, procesamiento de nubes de puntos, fotogrametría, CAM y más.

Ambas familias de procesadores ahora están disponibles en estaciones de trabajo de fabricantes especializados como Armari, Workstation Specialists, BOXX y Scan (quien proporcionó las máquinas de prueba para este artículo). Todavía tenemos que ver máquinas de los principales fabricantes de estaciones de trabajo. Sin embargo, esto es estándar en HP, Lenovo, Dell y Fujitsu: siempre hay un poco de retraso entre el lanzamiento y el soporte de nuevas tecnologías.

La serie Ryzen 7000 de procesadores de escritorio se basa en la arquitectura 'Zen 4' de 5 nm de AMD. Hay cuatro modelos, que varían en frecuencia y número de núcleos.

El AMD Ryzen 9 7950X de gama alta tiene 16 núcleos y una frecuencia máxima de impulso de hasta 5,7 GHz. Los procesadores de gama baja tienen velocidades de reloj ligeramente más bajas y menos núcleos, pero son considerablemente más baratos. El AMD Ryzen 5 7600X, por ejemplo, tiene seis núcleos y un impulso máximo de 5,3 GHz, pero cuesta menos de la mitad del precio del Ryzen 9 7950X.

La alineación completa se puede ver en la siguiente tabla.

En comparación con la generación anterior de la serie Ryzen 5000, la cantidad de núcleos para cada clase de procesador sigue siendo la misma. Todos los modelos admiten subprocesos múltiples simultáneos (el equivalente de AMD a Intel Hyper-Threading). Esto utiliza el doble de subprocesos que núcleos físicos para ayudar a aumentar el rendimiento en ciertos flujos de trabajo de subprocesos múltiples, como la representación de trazado de rayos.

Ryzen 7000 mejora su rendimiento gracias a un aumento significativo en la frecuencia base y de impulso, un aumento declarado del 13 % en las instrucciones por reloj (IPC), el doble de caché de nivel 2 y soporte para memoria DDR5 (hasta 128 GB).

Una compensación con los nuevos chips es un aumento significativo en la potencia de diseño térmico (TDP), una medida del consumo de energía bajo la carga teórica máxima. Los dos modelos principales de la serie Ryzen 7000 cuentan con un TDP de 170 W y una potencia máxima de 230 W, en comparación con los 105 W y 142 W de la generación anterior. Sin embargo, es probable que las CPU solo consuman tal potencia cuando se usan múltiples núcleos en combinación con Precision Boost Overdrive (PBO), una característica de las CPU Ryzen que aumenta los voltajes para permitir que la CPU funcione más rápido.

La familia de procesadores Intel Core de 13.ª generación (nombre en código 'Raptor Lake') continúa donde lo dejó 'Alder Lake' de Intel Core de 12.ª generación, con una arquitectura híbrida que presenta dos tipos diferentes de núcleos: Núcleos de rendimiento (núcleos P) para tareas y Efficient-cores (E-cores) más lentos.

Los núcleos P admiten Hyper-Threading, la tecnología de núcleo virtual de Intel, por lo que cada núcleo P puede ejecutar dos subprocesos. Los núcleos electrónicos no son compatibles con hyperthreading. Las cargas de trabajo se dividen 'inteligentemente' usando Thread Director de Intel.

La gran diferencia con Intel Core de 13.ª generación es que tiene más E-cores que su predecesor. El buque insignia Intel Core i9-13900K, por ejemplo, tiene 16, el doble que el Core i9-12900K. Esto puede brindar un gran aumento de rendimiento en flujos de trabajo con muchos subprocesos, como el renderizado.

Por supuesto, los núcleos P también se han mejorado y aunque su número sigue siendo el mismo (un total de ocho con el Core i9-13900K), Intel dice que los usuarios pueden esperar hasta un 15 % más de rendimiento de subproceso único en comparación con la generación anterior. con un aumento de IPC y una frecuencia Max Turbo de 5,8 GHz.

Intel Core de 13.ª generación consume aún más energía que AMD Ryzen 7000. Los dos mejores modelos cuentan con un TDP de 125 W y una potencia turbo máxima de 253 W. El consumo de energía del Core i9-13900K está a la par con el AMD Ryzen 9 7950X en flujos de trabajo de un solo subproceso, pero significativamente más alto en flujos de trabajo de subprocesos múltiples (más sobre esto más adelante).

Otras funciones incluyen hasta el doble de caché L2 y caché L3 aumentada, además de compatibilidad con hasta 128 GB de memoria (DDR5 o DDR4).

Si bien la atención se centra en el buque insignia Core i9-13900K, Intel ha lanzado un total de seis procesadores Intel Core de 13.ª generación, tres con gráficos integrados y tres sin ellos.

Al igual que con AMD, los otros modelos intercambian frecuencia y núcleos por un precio más bajo. Sin embargo, la caída en la velocidad del reloj es más dramática. El Intel Core i5-13600K, por ejemplo, tiene 6 núcleos P, 8 núcleos E y una frecuencia Max Turbo de 5,10 GHz.

La idea detrás de la arquitectura híbrida de Intel es que el software crítico, especialmente las aplicaciones activas actuales, se ejecuta en los núcleos P, mientras que las tareas que no son tan urgentes se ejecutan en los núcleos E. Esto podría ser operaciones en segundo plano, como actualizaciones de Windows, análisis antivirus, pestañas ocultas en un navegador web o aplicaciones que se han minimizado o colocado en segundo plano (más sobre esto más adelante).

Para ayudar a asignar tareas a los núcleos apropiados, las CPU Intel Core de 13.ª generación incluyen un "Director de subprocesos" basado en hardware. Intel afirma que esto funciona mejor con Windows 11. No hemos realizado ninguna prueba real en todos los sistemas operativos, pero hemos escuchado informes de que algunas aplicaciones solo se ejecutarán en los núcleos E en Windows 10. También puede ser útil usar las últimas versiones de software. o paquetes de servicio.

Dividir la CPU en núcleos P y núcleos E no significa que los procesos con múltiples subprocesos simplemente se ejecuten en los núcleos P, dejando los núcleos E inactivos. En el software de representación de trazado de rayos como V-Ray o KeyShot, por ejemplo, el Intel Core i9-13900K maximizará los 24 núcleos y los 32 subprocesos.

Por supuesto, en los flujos de trabajo de AEC modernos, la multitarea es común, y los arquitectos e ingenieros a menudo usan varias aplicaciones al mismo tiempo. Thread Director le permite eliminar la prioridad de ciertos procesos simplemente minimizando una aplicación o moviéndola a un segundo plano maximizando otra. Esto obliga a que los cálculos de la aplicación inactiva se ejecuten solo en los núcleos E, dejando libres los núcleos P más potentes para la aplicación activa.

Tener este nivel de control puede ser útil si a menudo ejecuta aplicaciones informáticas intensivas simultáneas, como renderizado, procesamiento de nubes de puntos, CAM, fotogrametría y otros. Le permite priorizar tareas rápida y fácilmente, sobre la marcha.

La desventaja de este enfoque es que la aplicación en primer plano es menos exigente. Si, por ejemplo, está modelando en Solidworks o Revit y renderizando en segundo plano con V-Ray o KeyShot, realmente no necesita dedicar ocho núcleos P superrápidos a una aplicación CAD o BIM que, en muchas partes , solo puede aprovechar un único núcleo.

Una forma de evitar esto es mantener ambas aplicaciones en primer plano, tal vez cada una en su propio monitor, o incluso dejando visible una pequeña parte de la aplicación.

Si bien nuestras pruebas no fueron más allá, puede haber otras soluciones, como asignar aplicaciones a núcleos específicos utilizando Processor Affinity en el Administrador de tareas. Sin embargo, esto solo sería una solución temporal hasta que se reinicie. Tal vez una herramienta como Process Lasso o Prio podría dar prioridad permanente a las aplicaciones.

Comparar AMD Ryzen 7000 con Intel Core de 13.ª generación no se trata solo de especificaciones, rendimiento y características, sino también de las máquinas que puede comprar. Cuando se trata de estaciones de trabajo, no todos los clientes pueden elegir libremente el proveedor, ya que muchas grandes empresas de AEC solo pueden adquirir TI de un importante fabricante mundial como Dell, HP, Lenovo o Fujitsu.

Si bien las estaciones de trabajo Intel Core de 13.ª generación y la serie AMD Ryzen 7000 ya están disponibles de fabricantes especializados como Scan, BOXX, Armari y Workstation Specialists, esperamos que Intel continúe dominando las estaciones de trabajo convencionales de los principales fabricantes mundiales.

Lenovo es actualmente el único de HP, Dell y Fujitsu que ofrece un procesador de escritorio AMD Ryzen en una estación de trabajo convencional, y eso es con AMD Ryzen Pro 5000 en ThinkStation P358, que se lanzó en agosto de 2022. Ya sea que Ryzen 7000 (y el Ryzen Pro 7000 que presumiblemente seguirá) se convierte en el catalizador para que otros sigan su ejemplo, queda por verse.

Para nuestras pruebas, nos enfocamos en los modelos de gama alta de ambas familias de procesadores: el AMD Ryzen 9 7950X (16 núcleos, 32 subprocesos y un reloj de impulso máximo de hasta 5,7 GHz) y el Intel Core i9-13900K (8 P -cores, 16 E-cores, 32 hilos y una frecuencia turbo máxima de 5,8 GHz).

Nuestras CPU se alojaron en estaciones de trabajo muy similares: AMD Ryzen 9 7950X en Scan 3XS GWP-ME A132R e Intel Core i9-13900K en Scan 3XS GWP-ME A132C.

Aparte de las CPU y las placas base, las otras especificaciones eran casi idénticas. Esto incluye el hidroenfriador Corsair H100i Pro XT de 240 mm. Las otras especificaciones se pueden ver a continuación. El plan Windows Power se configuró en alto rendimiento.

Escanear 3XS GWP-ME A132R(estación de trabajo AMD Ryzen 7000)

Escaneo 3XS GWP-ME A132C(estación de trabajo Intel Core de 13.ª generación)

Lea nuestra revisión completa de ambas estaciones de trabajo

Probamos ambas estaciones de trabajo con una variedad de aplicaciones del mundo real utilizadas en AEC y desarrollo de productos. También comparamos las cifras de rendimiento de las estaciones de trabajo de generaciones anteriores, incluidos Intel Core de 11.ª generación (Core i9-11900), Intel Core de 12.ª generación (Core i9-12900K) y AMD Ryzen 5000 (Ryzen 5950X). Las comparaciones no son perfectas; Todas las máquinas más antiguas ejecutaban Windows 10 con diferentes configuraciones de memoria, almacenamiento y refrigeración, pero aún deberían ofrecer una aproximación bastante buena del rendimiento relativo.

Las aplicaciones CAD, como DS Solidworks y Autodesk Inventor, y las herramientas de creación de BIM, como Autodesk Revit, son el pan de cada día para los diseñadores de productos, ingenieros y arquitectos. En general, son de un solo subproceso y, si bien algunos procesos pueden usar algunos núcleos de CPU, solo el renderizado de trazado de rayos suele aprovechar al máximo todos los núcleos del procesador, todo el tiempo.

En Autodesk Revit 2021, con el benchmark RFO v3, la estación de trabajo de Intel fue alrededor de un 10 % más rápida en la creación y exportación de modelos y, sorprendentemente, alrededor de un 5 % más rápida en el renderizado. Vimos resultados similares en Solidworks 2021 usando el banco de pruebas SPECapc 2021, aunque el liderazgo de Intel se amplió considerablemente en la "reconstrucción del modelo".

Con la evaluación comparativa InvMark for Inventor de Cadac Group y TFI, Intel obtuvo una pequeña ventaja en la mayoría de las subpruebas, que son de un solo subproceso, solo usan unos pocos núcleos (subprocesos) al mismo tiempo o usan muchos núcleos, pero solo en ráfagas cortas. . A AMD le fue mejor en la subprueba de renderizado, que utiliza todos los núcleos disponibles, y al abrir archivos y guardarlos en el disco.

Los puntos de referencia de Solidworks e Inventor también prueban las capacidades de simulación nativas de CAD a través de Solidworks Simulate y la simulación dinámica / FEA de Autodesk Inventor. Estas pruebas utilizan unos pocos núcleos de CPU, mientras que algunas de las herramientas de simulación más avanzadas, como Ansys Mechanical, pueden aprovechar más.

Aquí, vale la pena señalar el gráfico a continuación, donde puede ver cómo cae la frecuencia a medida que se habilitan más núcleos (subprocesos).

Entre 1 y 8 subprocesos, Intel mantiene una frecuencia más alta que AMD, por lo que esto ayuda a que Intel lidere las cargas de trabajo que utilizan una cantidad similar de subprocesos.

Por supuesto, el código central de muchas herramientas CAD es bastante antiguo y las herramientas de nueva generación, incluida la nTopología para el diseño para la fabricación aditiva, se crean desde cero para procesadores multinúcleo (y, más recientemente, computación GPU). Para nuestra prueba de optimización de geometría nToplogy, nos enfocamos únicamente en la CPU y, con todos los núcleos en uso, la estación de trabajo Intel tenía ventaja sobre AMD.

Agisoft Metashape es una herramienta de fotogrametría que genera una malla a partir de múltiples fotos de alta resolución. Tiene subprocesos múltiples, pero usa núcleos de CPU a trompicones, y usa una combinación de procesamiento de CPU y GPU.

Probamos utilizando un punto de referencia del fabricante estadounidense especializado en estaciones de trabajo Puget Systems. En la mayoría de nuestras pruebas, el Ryzen 9 7950X funcionó mal e incluso fue más lento que el Ryzen 5950X. Intel tenía una clara ventaja: entre un 25 % y un 39 % más rápido.

En el software de procesamiento de nubes de puntos, Leica Cyclone Register 360, que puede ejecutarse en hasta cinco subprocesos de CPU en máquinas con 64 GB de memoria, Intel tenía una ventaja del 7-10 % al registrar nuestros dos conjuntos de datos de nubes de puntos. En la práctica, la ventaja sobre los procesadores Intel Core y Ryzen 5000 de 11.ª y 12.ª generación sería aún mayor, ya que esas máquinas tenían 128 GB de memoria, por lo que el software utilizaba 6 núcleos de CPU.

El Ryzen 9 7950X comienza a mostrar beneficios reales al renderizar, un proceso que puede aprovechar cada núcleo, todo el tiempo. En V-Ray y KeyShot, dos de las herramientas más populares para la visualización de diseños, el Ryzen 9 7950X mostró una ventaja de alrededor del 10 % sobre el Core i9-13900K.

En Unreal Engine, la ventaja fue menor al volver a compilar sombreadores, un proceso que usa todos los núcleos de la CPU, junto con la GPU.

En Cinebench 23, un benchmark basado en Cinema4D, prácticamente no había nada entre los dos procesadores.

También hicimos pruebas de estrés para ver cómo la frecuencia de la CPU se redujo con el tiempo. Al renderizar en KeyShot, el Core i9-13900K comenzó a 4,89 GHz, bajó a 4,63 GHz después de unos minutos, pero mantuvo esa frecuencia durante más de una hora. Al Ryzen 9 7950X le fue mejor aquí, comenzando a 5,5 GHz pero luego manteniendo un sólido 5,0 GHz.

Gran parte de esto se debe al consumo de energía relativo de las dos CPU, sobre el que podrá obtener más información más adelante.

En estos días, muy pocos arquitectos, ingenieros o diseñadores de productos utilizan aplicaciones únicas y, con el aumento de los flujos de trabajo intensivos en cómputo, como el modelado, la representación y la simulación de la realidad, es muy importante considerar la capacidad de una CPU para realizar múltiples tareas.

Incluso con los procesadores Intel Core de 13.ª generación de gama baja y la serie AMD Ryzen 7000, que tienen menos núcleos, será posible dejar una o más tareas de subprocesos múltiples ejecutándose en segundo plano y dejar recursos libres para el pan y el pan. Modelado 3D de mantequilla.

Para explorar el potencial multitarea, llevamos ambas máquinas a sus límites, que consisten en el procesamiento de nubes de puntos y la fotogrametría.

Registramos un conjunto de datos de nube de puntos de 24 GB en Leica Cyclone Register 360 mientras, al mismo tiempo, procesamos una serie de fotografías de alta resolución en Agisoft Metashape.

Si se hubiera hecho secuencialmente, la máquina AMD habría tardado 1039 segundos y la Intel 826 segundos. Sin embargo, al ejecutar ambos trabajos en paralelo, AMD terminó en 625 segundos e Intel en 646 segundos. Con más subprocesos que intentan ejecutarse simultáneamente, la velocidad del reloj disminuye y algunos procesos se empujan a E-Cores más lentos, la estación de trabajo Intel comienza a ralentizarse.

Para impulsar las máquinas aún más, agregamos el trazado de rayos a la mezcla, renderizando una escena de 8K en KeyShot usando 8 núcleos y 16 hilos. Aquí, los 16 núcleos de alto rendimiento de AMD mostraron un beneficio real, completando las tres tareas en 729 segundos en comparación con los 779 segundos de Intel.

La velocidad de la CPU tiene cierta influencia sobre el rendimiento de los gráficos, pero la medida en que lo hace depende del software. En Revit, una aplicación reconocida por tener una CPU limitada, Intel Core i9-13900K mostró una ventaja de rendimiento de alrededor del 7 % sobre AMD Ryzen 9 7950X cuando se utiliza la misma GPU Nvidia RTX A4500. Esta ventaja fue menor en Solidworks, que tiene una API de gráficos más moderna que aprovecha mejor la potencia de la GPU.

En Unreal Engine 4.26, una aplicación reconocida por estar limitada por la GPU, en lugar de la CPU, la diferencia entre Intel y AMD fue insignificante cuando se probó con el modelo Audi Car Configurator.

En comparación con las generaciones anteriores, ambos procesadores consumen mucha energía. El Intel Core i9-13900K tiene una potencia de diseño térmico (TDP) de 125 W y una potencia turbo máxima de 253 W. El AMD Ryzen 9 7950X tiene un TDP de 170W y una potencia pico de 230W. Pero las especificaciones solo cuentan una parte de la historia.

En realidad, el chip Intel consume mucha más energía en los flujos de trabajo de subprocesos múltiples que AMD. Esto se observó en el enchufe, al medir el consumo de energía de los sistemas en general, teniendo en cuenta la CPU, la placa base, la memoria, el almacenamiento y la refrigeración.

Al renderizar en Cinebench usando todos los núcleos, por ejemplo, la estación de trabajo AMD consume 341 W en el enchufe, pero la estación de trabajo Intel supera esto considerablemente con 451 W. En KeyShot es aún más con Intel a 509W y AMD a 382W

El consumo de energía en los flujos de trabajo de un solo subproceso es significativamente más bajo y mucho más igual, con las estaciones de trabajo AMD e Intel consumiendo 127 W y 122 W respectivamente.

Sin embargo, como puede ver en el gráfico a continuación, a medida que aumenta la utilización del núcleo, Intel pronto comienza a consumir más energía.

Por supuesto, más potencia significa más calor, lo que significa que los ventiladores de la estación de trabajo deben trabajar más. Esto tiene un efecto dominó en la acústica, y la máquina Intel era notablemente más ruidosa al renderizar, especialmente durante períodos prolongados. Esto podría mitigarse potencialmente con un enfriador todo en uno de gama alta.

Pero lo que realmente quiere saber es cómo un mayor uso de energía podría afectar su factura de electricidad. Según la tarifa eléctrica actual del Reino Unido de 0,34 £ por kWh para los hogares (y 0,211 £ por kWh para las empresas), la prestación durante ocho horas al día, cinco días a la semana, le costaría 241 £ (150 £) al año con AMD Estación de trabajo Ryzen 9 7950X y £ 319 (£ 198) por año con la estación de trabajo Intel Core i9-13900K.

Si bien el renderizado durante todo el día es un caso de uso extremo, debería dar que pensar, especialmente si su empresa utiliza varias estaciones de trabajo. Los precios de la energía también aumentarán en abril de 2023. Exploraremos esto con más detalle en un próximo artículo.

Durante años, Intel fue la única opción seria para los procesadores de estaciones de trabajo. Pero ahora, con AMD Ryzen 7000 y el núcleo Intel de 13.ª generación, los diseñadores, ingenieros y arquitectos tienen opciones reales.

Según nuestras pruebas, el Intel Core i9-13000K demuestra una clara ventaja sobre el AMD Ryzen 9 7950X en flujos de trabajo de subproceso único y subproceso ligero. Y con más E-Cores que antes, también ha cerrado la brecha considerablemente en el renderizado de trazado de rayos.

Por contexto, hace 18 meses, AMD Ryzen ofreció casi el doble del rendimiento de renderizado de Intel Core (Ryzen 5000 vs 11th Gen). Esa ventaja ahora se ha reducido a alrededor del 10%.

Y si bien AMD aún se destaca en la multitarea, Intel ahora compite con mucha más fuerza, incluso en escenarios en los que antes fallaba.

Pero el buen rendimiento general de Intel tiene un costo. Si bien las demandas de energía de las dos CPU son similares en los flujos de trabajo de un solo subproceso, el Core i9-13900K pronto comienza a acumular vatios cuando entran en juego más núcleos de CPU. La eficiencia energética superior de AMD es una gran victoria, tanto en términos de uso de energía como de acústica.

Por supuesto, los Ryzen 7000 y los Intel Core de 13.ª generación no son solo los modelos de gama alta. Para los usuarios de CAD con un presupuesto ajustado, Intel Core i5-13600K y AMD Ryzen 5 7600X parecen CPU de gran valor. Y dado que el 7600X tiene una frecuencia de refuerzo ligeramente más alta, esperamos que haya poco entre ambos procesadores en flujos de trabajo CAD de un solo subproceso.

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